Appunti esame Istologia ed embriologia umana

Spermatogenesi e apparato genitale maschile

Introduzione all’apparato genitale maschile

L'apparato genitale maschile è il diretto interessato della produzione e maturazione dei gameti maschili aploidi, gli spermatozoi, e del liquido seminale in cui sono inclusi. Risulta costituito da organi genitali primari, ovvero i testicoli, e vie genitali o spermatiche che permettono di depositare all'esterno il prodotto dell'apparato.

Di questo sistema fanno parte anche delle ghiandole esocrine che producono i costituenti del liquido seminale: vescichette seminali, ghiandole bulbouretrali e prostata, e ghiandole endocrine (cellule del Leydig) che producono gli ormoni sessuali maschili, gli androgeni. Se la produzione di spermatozoi inizia solo al raggiungimento della pubertà, la produzione di androgeni come il testosterone e il diidrotestosterone è fondamentale già in fase embrionale per il corretto sviluppo e funzionamento dell'apparato.

Anatomia dei testicoli

Anatomicamente, i testicoli sono organi ghiandolari di forma ovoidale avvolti da tessuto connettivo fibroso che forma la tonaca albuginea. Questa tonaca, nella parte posteriore, forma un mediastino nel punto in cui convergono i vasi sanguigni. A partire dal mediastino si diramano all'interno dell'organo sottili setti connettivali che lo dividono in logge o lobuli del testicolo, dividendolo in circa 250 regioni. Ogni lobulo di forma pressoché piramidale contiene 4 tubuli immersi in uno stroma connettivale e separati tra loro da tessuto connettivo lasso, in cui sono immerse le cellule del Leydig.

I tubuli seminiferi sono connessi tramite i tubuli retti alla rete testis, un complesso di canali interconnessi, attraverso quest'ultima passano ai condottini efferenti che rappresentano l'inizio delle vie genitali.

Funzione delle vie genitali

L'epididimo è il tratto delle vie genitali che permette il trasporto degli spermatozoi al dotto deferente, quest'ultimo, lungo circa 40 cm, risale l'inguine verso le vescichette seminali, si connette con il dotto escretore della ghiandola e forma il dotto eiaculatore che rappresenta l'ultimo tratto delle vie genitali che portano quindi all'uretra che porta il prodotto all'esterno.

Il prodotto dell'apparato non è costituito dai soli spermatozoi bensì da questi ultimi immersi in una secrezione derivante dalle ghiandole esocrine annesse che nel loro insieme formano il liquido seminale. Il trasporto degli spermatozoi è consentito principalmente dai movimenti peristaltici della parete muscolare delle vie genitali.

Epitelio seminifero e cellule del Sertoli

I tubuli seminiferi sono costituiti da un complesso epitelio seminifero caratterizzato da cellule germinali in diverse fasi del loro percorso di differenziamento e cellule somatiche anche dette cellule del Sertoli. Sono inoltre delimitati da una tonaca propria costituita da una membrana basale e da diversi strati di cellule muscolari lisce dette cellule mioidi.

Le cellule del Sertoli hanno una forma pressoché piramidale, poggiano sulla membrana basale e sono rivolte verso il lume del tubulo seminifero. La loro importanza è dimostrata dal fatto che non si sono mai osservati testicoli costituiti da sole cellule germinali e che la produzione degli spermatozoi stessa è direttamente proporzionale alla popolazione di cellule del Sertoli.

• Hanno un ruolo di sostegno per le cellule germinali nei vari stadi dello sviluppo.
• Fagocitano cellule germinali in degenerazione e i corpi residui.
• Secernono le molecole che regolano l'azione dell'FSH (ormone prodotto dall'ipofisi che regola sviluppo e differenziamento delle cellule germinali).
• Protezione delle cellule germinale dall'azione del sistema immunitario (sito immunologicamente privilegiato).
• Sostegno nutritivo alle cellule germinale grazie alla produzione di lattato.

In particolare, la funzione protettiva delle cellule del Sertoli è dovuta alla capacità della porzione basale della membrana laterale di creare strutture giunzionali occludenti con le cellule adiacenti. Queste giunzioni si ripetono in tutte le cellule creando una barriera detta emato-testicolare che crea dunque due compartimenti separati, uno basale in cui sono presenti le cellule progenitrici gli spermatogoni e gli spermatociti primari in leptotene e uno adluminale in cui sono presenti gli spermatociti in meiosi, quelli post-meiotici e gli spermatozoi. Questa barriera blocca il passaggio di qualsiasi fluido da un compartimento all'altro nonché delle più piccole molecole e protegge dunque gli spermatozoi maturi dall'intervento del sistema immunitario. Anche le sostanze nutritive presenti nel fluido interstiziale sono separate dal fluido tubulare che invece è secreto dalle cellule del Sertoli. Questo inoltre impone che esistano specifici meccanismi di permeabilità che permettono invece il transito degli spermatociti dal compartimento basale al lume del tubulo.

Processo di spermatogenesi

La spermatogenesi rappresenta il processo che, a partire dagli spermatogloni, porta alla formazione di spermatozoi maturi. Un processo che dura circa 74 giorni e che può essere suddiviso in tre fasi: fase mitotica, fase meiotica e spermiogenesi.

Fase mitotica

La fase mitotica dura circa 20 giorni durante i quali avviene il differenziamento degli spermatogoni. La popolazione di spermatogoni è costituita sia da cellule staminali spermatogoniali che si autorinnovano per mitosi sia da spermatogoni destinati a intraprendere il processo differenziativo e passare alla fase meiotica. Queste cellule si dividono in due classi: le cellule indifferenziate che comprendono le cellule staminali spermatogoniali di tipo Ad (a dark) e di tipo Ap (a pale), che si distinguono sulla base dell'intensità di colorazione della cromatina, e cellule differenziate che derivano dalle precedenti e che sono denominate spermatogoni B. Gli spermatogoni B, attraverso due divisioni mitotiche, formano cloni di due (spermatogoni B2) o cloni di 4 cellule (spermatogoni B3) che a seguito di queste mitosi non completano la citodieresi e rimangono collegate da un ponte citoplasmatico che persisterà per tutto il processo differenziativo e si divideranno solo durante la spermiazione.

Fase meiotica

I cloni di cellule vanno incontro a un'ulteriore mitosi che dà origine agli spermatociti primari in interfase e dà inizio alla fase della meiosi. Durante la fase della meiosi, gli spermatociti primari andranno incontro a due divisioni cellulari precedute però da una sola duplicazione del DNA. Dopo la duplicazione del DNA in interfase, gli spermatociti primari vanno incontro alle fasi della prima meiosi: profase (leptotene, zigotene, pachitene e diplotene), metafase, anafase e citodieresi producendo due spermatociti secondari che dopo una breve interfase senza duplicazione andranno incontro alla seconda divisione cellulare che produrrà due spermatidi. L'intero processo dura circa 24 giorni.

Spermiogenesi

Infine, inizia la spermiogenesi, durante questa fase gli spermatidi maturano in spermatozoi. Questo processo coinvolge cambiamenti morfologici significativi, tra cui l'eliminazione del citoplasma in eccesso e la formazione di strutture essenziali per la funzione degli spermatozoi.